浙江大学张兴宏/张成建团队 Angew：逐步聚合制备可循环高分子

2023-07-27 来源：高分子科技

塑料制品已成为人类生活中不可或缺的重要部分，然而由于传统碳碳链高分子的难降解性，塑料污染已成为一个亟待解决的环境问题。当前塑料制品的原材料大多来源于石油化工，不可再生。从资源的观点看，石油基高分子材料难以长久持续发展。目前，“塑料危机”的理想解决方案之一是用可化学回收的聚合物代替传统聚合物，以实现材料的回收再利用。

近期，浙江大学张成建副研究员和张兴宏教授在《Angew. Chem. Int. Ed.》上发表了题为“Modular alcohol click chemistry enables facile synthesis of recyclable polymers with tunable structure”的文章。该课题组开发了一种新颖的、可模块化的、高效的偶联反应，通过氧硫化碳（COS）作为桥联分子将伯醇、仲醇或叔醇与活化的双键化合物共价连接起来。当采用二元醇、二丙烯酸酯时，则成功合成了一系列的具有酯键、硫代碳酸酯键的聚合物（图1）。该方法使用的催化剂为简单的碱性化合物，反应条件温和，迅速高效，是原子经济性的反应，没有副产物。这一方法适用于不同结构醇和活化双键化合物的反应，包括马来酰亚胺、乙烯基砜、乙烯基酮和丙烯酸酯等，得到了不同结构的含硫小分子和聚合物（图2）。

图1. COS偶联醇与活化双键化合物的逐步聚合。

图2. 底物扩展：马来酰亚胺、乙烯基砜、乙烯基酮、丙烯酸酯、伯醇、仲醇和叔醇。

课题组在醇-COS-双键偶联反应的基础上，合成了系列聚合物。其中长碳链的聚合物具有良好的结晶性能，碳链越长，聚合物的结晶性越强，熔点越高（图3a）。同时这些聚合物还表现出优异的熔融加工性能以及理想的机械性能（图3b）。具有短碳链或聚醚重复单元的聚合物则呈无定形态，具有较低的玻璃化转变温度，在室温下具有高透明度和良好的流动性（图3c）。这些聚合物的热稳定性通常与分子链内的硫代碳酸酯和酯基的密度成负相关（图3d）。同时，这一类聚合物在特定条件下能够以可控的方式降解，以链内酯基和硫代碳酸酯基团为“断点”，通过水解、酯化和分步聚合即可完成聚合物的化学回收（图3e-f）。尽管如此，这类高分子的性能有待进一步提高。

图3. 聚合物的性能及其回收示意图

综上，该课题组从创制高效的小分子反应入手，合成了多种结构丰富的新型含硫高分子材料，合成简便、原料易得、产物性能优异，具有化学可回收性，有望发展成为一类有用的新型材料，为合成可循环聚合物提供了一条新思路。

此项工作由共同第一作者夏燕妮和孙悦完成，通讯作者分别为张成建副研究员和张兴宏教授。作者感谢国家自然科学基金委、浙江省科技厅的项目资助以及生物基运输燃料技术全国重点实验室的支持。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202306731

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻